《动力技术》word版

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1、动力技术　　由于深海是在水下几百米的地方，因此深海动力装置的工作背压很大，而且还没有动力装置运行所需的氧气。深海动力装置要在这种情况下为深海装备提供航行所需的动力，就必须可在不与大气中空气接触及在大背压的情况下工作，常规的动力装置并不适合这样的工作环境，只有深海动力装置才适合深海环境下使用。　　现役的深海装备能实现大潜深的动力装置主要是核动力装置、电池动力装置和AIP动力装置(不依赖空气的动力装置)。　　（1）核动力装置　　在深海装备中目前只有核动力潜艇和一型潜器采用了核动力装置。核动力装置是以核反应堆为热源加热工质

2、，并通过机械装置作功而推进深海航行的动力装置。现在全世界深海装备的核动力装置都是压水堆装置，这种压水堆装置以加压的水作为传热介质，通过反应堆，将热能经一回路带至蒸汽发生器。二回路的水在蒸汽发生器中与之进行热交换，产生蒸汽。蒸汽通过蒸汽轮机作功产生机械能而驱动螺旋桨。核动力装置的优点是储备的能量大，可以使深海装备长期高速航行，极大地提高了舰艇的续航力。特别是对潜艇，可以在水下持续高速航行而不需要浮出水面，极大地提高了潜艇的隐蔽性和生命力，使其具有特别优良的战略价值和威慑意义。至今全世界建造500多艘核潜艇，装备反应堆7

3、00座，世界上仅有一艘潜器NR-1采用了压水堆核动力装置。　　（2）电池动力装置　　在深海装备中目前只有常规潜艇和无人水下航行器（UUV）采用了电池动力装置。除核潜艇外，常规潜艇主要采用柴电动力装置。这种动力装置在大潜深时，使用电池提供动力。柴电潜艇使用的是蓄电池（二次电池），而不是不可充电电池（一次电池）。由于蓄电池的容量有限，即使大幅地提高电池容量和效率，蓄电池工作一段时间以后必须充电，否则潜艇无法实现大潜深及在水下持续航行。柴电潜艇目前使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池，在潜艇上使用蓄电池已有百余年的历史，至今仍是各

4、国海军柴电潜艇主推进电源,以及核潜艇备用电源唯一的蓄电池类型。在现代常规潜艇配置中，约占潜艇约1/4重量的铅酸蓄电池对潜艇的性能有着直接影响。尽管铅酸电池有价格低廉、串、并联方式取电灵活的优点，但是重量大、有腐蚀以及会析氢等缺点也一直是在潜艇使用中所致力摈除的目标，同时也尝试着能有更优性能的其它类型电池加以替代。经验证镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiH2）、镍金属氢化物电池（NiMH）和银锌电池（Ag-Zn）可取代铅酸电池作潜艇的动力装置使用，而对于银铁电池（Ag-Fe）、锂固体聚合物电解液电池（LiSPE）、锂

5、离子固态电池（Li-Ion-IPE）、锂离子电池（Li-Ion）和锂钴氧化电池（LiCoO2）等电池能否用于深海装备还在验证之中。　　与柴电潜艇仅使用蓄电池不同，无人水下航行器（UUV）既使用一次电池又使用二次电池。这是由于蓄电池在功率密度、除氧性、故障、可靠性、充电次数、在大范围的温度和压力下的工作能力以及费用等因素限制了蓄电池在UUV上的使用。一次电池虽只能使用一次，但这种电池具有很大的功率密度。远期水雷侦察系统（LMRS）使用的电池就是氯亚硫酰锂（LiSoCl2）一次电池。　　UUV目前使用的电池包括：铅酸电池

6、、镍镉电池（NiCd）、银锌电池（AgZn）和氯亚硫酰锂电池（LiSoCl2）等。目前，各国正在开发的电池主要包括锂钴电池（Li-Co）、锂离子电池、融盐电池，以及氧化硫锂电池（LiSO2）、氧化锰锂电池（LiMnO2）、铝海水电池和氟碳锂电池（Li(CF)x）等电池，但氧化硫锂电池（LiSO2）、氧化锰锂电池（LiMnO2）、铝海水电池和氟碳锂电池（Li(CF)x）能否在UUV上使用还在验证之中。　　（3）AIP动力装置　　AIP动力装置目前是在某些柴电潜艇上加装的一种动力装置，当潜艇在大潜深下航行时，这种装置利用

7、自身携带的氧气作氧化剂，而不需要与空气接触就能为潜艇提供动力。AIP动力装置可明显提高常规潜艇的水下自持力、生命力。由于在柴电潜艇上加装了AIP动力装置，柴电潜艇通气管航行时间减少，降低了潜艇的暴露率，提高了其安全性。AIP动力装置包括：斯特林发动机、燃料电池、闭循环蒸汽轮机和闭循环柴油机。　　①斯特林发动机　　斯特林发动机以氦作为液氧和柴油燃料的燃烧介质。燃烧室压力比艇外海水压力高，废气可直接排放并溶解到海水中。斯特林发动机具有技术成熟、易于开发、系统工作噪声小、声学特性好和系统支持费用比较低等特点。1996年7月

8、世界上第一艘装备斯特林发动机的潜艇，瑞典海军的“哥特兰”号开始服役。“哥特兰”级潜艇，采用瑞典考库姆斯公司研制，单机功率为75kW的V4-275RⅡ型斯特林发动机。2005年日本海军开始在“亲潮”级潜艇上加装总推进功率可达300kW的4台考库姆斯公司研制的V4-275R型斯特林发动机。　　②燃料电池　　燃料电池是一种通过电化学反应把燃料里储存的